東營凹陷南坡沙三段坡移扇沉積特征

周　娟， 羅榮濤， 陳　杰

(勝利油田物探研究院，山東東營257022)

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東營凹陷南坡沙三段坡移扇沉積特征

周娟， 羅榮濤， 陳杰

(勝利油田物探研究院，山東東營257022)

摘要：目前，東營凹陷南坡沙三段已鉆遇到坡移扇這一新型的巖性油氣藏類型，但是對坡移扇的地質(zhì)認(rèn)識較淺，且其識別特征尚不明確，從而制約了坡移扇勘探的進程。通過大量的巖芯精細觀察和描述，統(tǒng)計分析了大量實驗數(shù)據(jù)，在結(jié)合地震資料分析的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)總結(jié)坡移扇有別于濁積巖的沉積特征等識別標(biāo)志。分析認(rèn)為，坡移扇的形成受三角洲的規(guī)模和建設(shè)性、構(gòu)造坡度或沉積坡度、構(gòu)造運動及湖平面變化等因素所控制。

關(guān)鍵詞：東營凹陷；巖性油藏；坡移扇；沉積特征；沙三段；山東東營

0引言

自勝利油田進入巖性勘探階段以來，東營凹陷南坡沙三段濁積巖研究日益成熟，各方面技術(shù)均較完善(王金鐸等，2003；饒孟余等，2004；謝風(fēng)猛等，2007；劉玉忠，2008；張鵬飛，2012；蘇明等，2014)。以往認(rèn)為東營三角洲沙三中亞段廣泛發(fā)育三角洲-濁積體系沉積，并且將三角洲前緣和深水濁積巖之間發(fā)育的砂體均歸到濁積巖系列當(dāng)中(李宇志等，2012)。但是通過鉆井實際分析，發(fā)現(xiàn)發(fā)育于三角洲前緣沉積和濁積巖沉積之間的沉積砂體，是有別于濁積巖的一種新的沉積類型，即坡移扇。坡移扇是指發(fā)育在構(gòu)造緩坡帶上，淺水區(qū)各類砂體受構(gòu)造活動、波浪侵蝕或自身重力超載大于休止角等因素影響，部分砂體發(fā)生脫離，在斜坡帶內(nèi)發(fā)生滑坡和短距離再搬運后形成的一種事件性沉積砂體。

2009年至今，勝利油田針對“坡移扇”類型油藏，已進行井位部署近10口，且有2口井已經(jīng)投產(chǎn)，說明坡移扇類型油藏具有良好的勘探潛力和較高的研究意義。但是坡移扇的研究工作目前還處在起步階段，認(rèn)識程度偏低，未形成系統(tǒng)全面的認(rèn)識。在大量的巖芯觀察、詳實的實驗數(shù)據(jù)和實際鉆井資料分析的基礎(chǔ)上，研究旨在明確坡移扇的沉積特征識別標(biāo)志，以便進一步指導(dǎo)研究區(qū)巖性油氣藏的勘探。

1沉積背景

東營凹陷南坡沙三段，自東向西發(fā)育三角洲前緣、淺湖—半深湖環(huán)境到深湖沉積環(huán)境，沉積中心呈現(xiàn)由東向西遷移的特點。東營凹陷沙三中沉積時期總體表現(xiàn)為由深湖至半深湖的演化序列。沙三中沉積初期構(gòu)造活動強烈，沉降速率加大。早期沉積物補給速度和基底沉降速度基本相當(dāng)，以濱淺湖、深湖和半深湖為主；晚期來自凸起上的物源注入盆地，形成過補償沉積，三角洲范圍明顯擴大(林會喜等，2005)。

2沉積特征

2.1巖石學(xué)特征

經(jīng)已鉆井薄片鑒定和統(tǒng)計表明，東營凹陷南坡沙三段坡移扇砂體巖性主要為薄層和中厚層灰色粉細砂巖、細砂巖和含礫細砂巖。砂巖的骨架碎屑成分為石英(30%～55%)、長石(10%～28%)、巖屑(5%～18%)。長石包括鉀長石和斜長石，巖屑主要為變質(zhì)巖巖屑、巖漿巖巖屑和沉積巖巖屑。砂巖為巖屑長石砂巖和長石巖屑砂巖，成分成熟度高。膠結(jié)類型為孔隙式膠結(jié)和接觸-孔隙式膠結(jié)，多為泥質(zhì)膠結(jié)，見較多炭屑，少量碳酸鹽巖礦物膠結(jié)(白云石、方解石、菱鐵礦)，極少黏土礦物膠結(jié)(高嶺石)，偶見黃鐵礦、白云母。接觸關(guān)系包括線、點和線-點接觸。泥巖主要淺灰色泥巖，常見紅褐色夾綠雜色泥巖，反映氧化-半還原環(huán)境。

而濁積砂巖粒度較坡移扇更細，以粉砂巖為主，砂巖比較純凈，夾在大套的深水暗色泥巖中，因此泥質(zhì)含量較高。

2.2粒度特征

碎屑巖的粒度分布和分選性是搬運營力和搬運能力的尺度，是判別沉積環(huán)境及水動力條件的良好標(biāo)志(姜在興，2003)。

2.2.1粒度概率累積曲線特征在坡移扇砂體粒度測定實驗數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)上，繪制了93條粒度概率累積曲線。研究區(qū)坡移扇砂體粒度概率累積曲線兼具三角洲前緣砂體和深水重力流的特征。主要表現(xiàn)為典型的三段式、兩段式和兩跳一懸式(圖1)。

圖1　坡移扇粒度概率累積曲線Fig.1　Probability cumulative curves of grain sizes for slope-moving fans

三段式：懸浮次總體含量最大，其次為跳躍次總體，滾動總體含量較少，斜率低，3段粒度范圍廣(φ值為1～8)，該粒度曲線特征主要反映在厚層塊狀砂巖中。

兩段式：無滾動總體，跳躍次總體和懸浮次總體截點處存在過渡帶，表明沉積速度快，反映砂體粒度，該粒度曲線特征繼承了三角洲前緣砂體的特征。

兩跳一懸式：跳躍次總體占絕對優(yōu)勢，懸浮次總體質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%～40%，斜率較低，跳躍次總體與懸浮次總體交切點φ值為3.0～3.5；跳躍次總體含量增加，分選變好。該粒度曲線特征反映了坡度大、沉積速率較高的環(huán)境特征。

研究區(qū)濁積巖的粒度曲線特征是典型的低斜率一段式，以懸浮載荷為主，反映的是濁流沉積的特征。

2.2.2C-M圖特征在C-M圖上，坡移扇樣品的點群大都平行于C-M基線分布，對應(yīng)的RQ段為遞變懸浮段，即以懸浮載荷為主，反映為濁流沉積，但是也有牽引流的沉積特征。而該區(qū)濁積巖C-M圖，樣品點群均平行于C-M基線分布(圖2)。

2.2.3沉積粒度參數(shù)特征及環(huán)境判別Sahu(1964)在碎屑沉積物研究中提出了著名的薩胡判別公式。他利用現(xiàn)代各種環(huán)境沉積物的粒度分析結(jié)果，應(yīng)用線性多元判別公式，得出4個綜合公式，用以判別砂丘、海灘、淺海、河流、濁積沉積物。主要用三角洲與濁流判別公式(薩胡沉積環(huán)境判別函數(shù))(趙澄林等，2001)：

(1)

式(1)中：Y為判別值；Mz為平均粒徑；σ為標(biāo)準(zhǔn)偏差；SK為偏度；KG為峰度。

當(dāng)判別值>9.843 3時，表現(xiàn)為三角洲沉積環(huán)境；判別值<9.843 3時，為濁流沉積環(huán)境。表1為沉積粒度判別結(jié)果統(tǒng)計。

圖2　坡移扇和濁積巖C-M對比圖Fig.2　Comparative C-M diagrams of slope-moving fans and turbidites

深度/m粒度參數(shù)C/mmM/mm平均粒徑?標(biāo)準(zhǔn)偏差σ偏度SK峰度KG分選系數(shù)判別值Y沉積環(huán)境2587.91.6300.4591.1350.9090.0611.0721.5076.57035濁流2591.20.7540.2921.8361.0620.2961.6181.45911.42647三角洲2591.61.1270.4551.1580.7550.1271.1251.3967.41505濁流2591.91.6670.5260.9280.8040.0361.0551.4436.23520濁流2592.41.7670.5500.8821.0260.1581.2841.5228.07165濁流2592.71.4310.4301.2631.0680.2421.5471.47610.26868三角洲2594.80.8220.2861.8651.0960.2821.5801.48411.12245三角洲2585.70.7940.2721.9321.0040.2381.4011.47610.00504三角洲2595.80.2710.0963.9131.7220.5431.5601.72913.54042三角洲2596.80.2110.0754.2251.6430.5271.5121.70713.51089三角洲2597.80.5300.1992.4461.2990.3851.9001.50813.73279三角洲2599.00.7980.2871.8991.2280.3411.6831.52711.96571三角洲2600.00.6720.2422.1711.3760.3911.9161.54313.57645三角洲2500.91.4850.3551.5601.2870.2581.5991.58110.65793三角洲2502.00.4780.1662.7461.3700.3881.7191.58112.93509三角洲2603.21.5460.4181.3311.2460.2731.6041.55610.66203三角洲2604.41.5340.4361.2290.9860.1591.2941.4938.41410濁流2586.61.3260.1892.4011.3370.1321.5901.60910.31597三角洲2504.81.7610.4761.1091.2100.1791.2751.6428.16337濁流2606.70.4480.1572.8591.5180.4422.1121.54415.28794三角洲2606.70.8190.3261.6781.0230.2971.5991.44211.25114三角洲2517.50.8750.3281.7041.1470.3291.5861.50611.30886三角洲2617.90.6780.2701.9521.0050.2911.5251.44811.03177三角洲2618.40.4290.1752.6101.2030.3811.9871.44914.38145三角洲2622.10.3420.1343.1171.3630.4471.8421.52714.25868三角洲

粒度參數(shù)判別結(jié)果顯示：坡移扇粒度參數(shù)判別值基本上大于9.843 3，僅有個別樣品判別值小于9.843.3，表明坡移扇型砂體既有牽引流流體成因，又有濁流成因。而濁積巖的判別值都小于9.843 3，是濁流成因。

2.3沉積構(gòu)造特征

沉積構(gòu)造是沉積巖在沉積過程中或沉積后固結(jié)成巖前形成的構(gòu)造現(xiàn)象，可反映沉積物沉積時的水動力條件、沉積介質(zhì)的性質(zhì)。

選取研究區(qū)坡移扇段7口典型取芯井，取芯21筒(次)，芯長168 m。通過精細的巖芯觀察，發(fā)現(xiàn)坡移扇沉積有其獨特的沉積構(gòu)造特征，可以與三角洲前緣砂體和濁積巖明顯區(qū)分開來。

2.3.1漂礫構(gòu)造漂礫構(gòu)造是坡移扇最為典型的沉積構(gòu)造特征，表明搬運流體具有很高的基質(zhì)黏度，體現(xiàn)了坡移扇高密度塑性的特征。而濁流是由重力分異沉積而成的黏滯流，具有明顯的粒序?qū)永?，漂礫構(gòu)造不可能存在于濁積巖中。坡移扇砂巖內(nèi)部見較多懸浮泥礫和砂礫，呈變形條狀、橢圓狀或不規(guī)則形狀，定向或無序分布，且大小不一，直徑0.2～6.0 cm不等(圖3a、b)。

2.3.2滑動構(gòu)造巖芯觀察發(fā)現(xiàn)坡移扇厚塊砂巖與上下泥巖出現(xiàn)突變接觸，且塊狀砂中發(fā)育滑動的泥質(zhì)顆粒和泥球，部分泥礫呈“S”形排列，表明三角洲在進積搬運過程中對下伏沉積物發(fā)生了剪切作用，表現(xiàn)出層狀滑動或者滑塌變形的特征(圖3c、3d)。

圖3　坡移扇漂礫構(gòu)造和流動構(gòu)造Fig.3　Photos showing boulder structure and flow structure of the slope-moving fans(a) Well N116, at a depth of 3 110.8 m; (b) Well N100, at a depth of 3 028.6 m;(c) Well W107, at a depth of 2 609.2 m; (d) Well N116, at a depth of 3 116.8 m

2.3.3同生變形構(gòu)造除以上2種典型沉積構(gòu)造外，坡移扇巖芯中還發(fā)現(xiàn)較多包卷層理、滑塌變形構(gòu)造、泄水構(gòu)造及砂球、砂枕構(gòu)造等同生變形構(gòu)造(圖4)。這些沉積構(gòu)造現(xiàn)象在濁積巖中也會出現(xiàn)，表明坡移扇沉積與濁積巖沉積之間存在著復(fù)雜的過渡。

圖4　坡移扇同生變形構(gòu)造Fig.4　Photos showing contemporaneous deformation structure of the slope-moving fans(a) Well G11, at a depth of 2 893.0 m; (b) Well N116, at a depth of 3 100.9 m; (c) Well N116, at a depth of 3 116.3 m; (d) Well G118, at a depth of 2 621.4 m

3地震反射特征

在地震剖面上，坡移扇砂體主要發(fā)育在三角洲前緣砂體推進的前積層，而濁積巖則發(fā)育在底積層。整體在地震剖面上表現(xiàn)為中強振幅，振幅值介于1 500～4 500之間；主頻范圍為28～32 Hz；同相軸連續(xù)性較好，且與三角洲前緣厚砂有明顯脫離(圖5)。

圖5　坡移扇地震剖面圖Fig.5　Seismic profile of the slope-moving fan

4沉積模式

東營凹陷南坡沙三段坡移扇通常位于三角洲前緣沉積與濁積巖沉積之間，坡移扇主要發(fā)育在斜坡之上，濁積巖則發(fā)育于傾角更小轉(zhuǎn)平的區(qū)域。隨著三角洲的逐漸推進，坡移扇基本沿三角洲物源方向呈不規(guī)則條帶狀和舌狀分布(圖6)。

圖6　研究區(qū)沙三中沉積相圖Fig.6　Sedimentary facies of the middle third member of Shahejie Formation in the study area

東營凹陷沙三段沉積時期，湖盆處于深陷、充填階段，高建設(shè)型三角洲體系迅速推進，坡移扇在沉積物再搬運過程中形成。坡移扇主要發(fā)育在前三角洲緩坡帶上，三角洲前緣砂體在進積過程中，由于構(gòu)造活動或湖平面的快速變化，發(fā)生在前三角洲泥質(zhì)沉積物上，與三角洲前緣砂體相鄰附近，單層厚度較大，向湖水深處單層厚度逐漸變薄。

綜上研究，將坡移扇定義為：三角洲或扇三角洲前緣砂體，在地震、波浪、水平面快速下降等觸發(fā)因素影響下，部分砂體脫離主體，以滑動、滑塌或碎屑流的形式發(fā)生再搬運，在斜坡帶內(nèi)形成的一種事件性沉積體(圖7)。

圖7　研究區(qū)沙三中沉積模式圖1-重力流水道；2-溝道化朵葉體；3-礦屑舌狀體；4-決口扇；5-濁積朵葉體；6-堤岸復(fù)合體外側(cè)；7-堤岸合體內(nèi)側(cè)；8-堤岸復(fù)合體內(nèi)側(cè)；9-沉積席狀體；10-滑動；11-滑塌；12-席狀砂；13-河口壩；14-分流河道；15-三角洲平原Fig.7　Sedimentary model of the middle third member of the Shahejie Formation in the study area

5結(jié)論

(1) 綜上研究，坡移扇砂體含泥礫較多，而濁積巖砂體較坡移扇砂巖更為純凈，泥質(zhì)含量也較高。

(2) 坡移扇砂體粒度概率曲線為典型的三段式、兩段式和兩跳一懸式，粒度特征兼具三角洲前緣砂體和濁積巖的特征，且具有獨有的漂礫構(gòu)造和滑動構(gòu)造特征。

(3) 坡移扇砂體發(fā)育受三角洲的建設(shè)性、構(gòu)造活動和湖平面變化等因素影響，沿三角洲物源方向發(fā)育于三角洲前緣沉積與濁積巖沉積之間。

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Sedimentary characteristics of the slope-moving fans in the third member of Shahejie Formation on the southern slope of Dongying Depression

ZHOU Juan， LUO Rongtao， CHEN Jie

(Geophysical Research Institute of Shengli Oilfield Branch Co., Dongying 257022, Shandong, China)

Abstract：At present, the third member of the Shahejie Formation on the southern slope of Dongying Depression has penetrated a new lithological reservoir type of slope-moving fans, which has attracted much attention of geologists. However, the poor understanding of these slope-moving fans as well as their unclear identification features have restricted the exploration progress. Therefore, with plenty of precise core observations, this study conducted statistical analysis of massive experimental data, and systematically summarized their unique sedimentary characteristics different from turbidities based on analysis of seismic data. It is considered that the formation of slope-moving fans is controlled by the scale and constructivity of delta, slope angle, tectonic movement and variations of lake levels.

Keywords：lithologic reservoir; slope-moving fan; sedimentary characteristic; third member of the Shahejie Formation; Dongying Depression; Shandong Province

doi:10.3969/j.issn.1674-3636.2016.01.107

收稿日期：2015-05-18；修回日期：2015-07-23；編輯：蔣艷

基金項目：中國石化勝利油田分公司項目“坡移扇形成機制與地震描述方法研究”(YKW1405)，勝利石油管理局博士后科研項目“三角洲水下交匯區(qū)沉積建模與儲層預(yù)測”(YKB1406)

作者簡介：周娟(1979—)，女，工程師，碩士，地震地質(zhì)專業(yè)，從事地震地質(zhì)綜合解釋研究工作，E-mail: zhoujuan3341@163.com

中圖分類號：P618.130.1

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1674-3636(2016)01-0107-06